§ VII.3. ОТКЛЮЧЕНИЕ МАЛЫХ ИНДУКТИВНЫХ И ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ
Рис. VII.9. Срез тока
Рис. VII.10. Процесс при отключении емкостной нагрузки (разомкнутой на конце линии)
При отключении малых индуктивных токов, например ненагруженных трансформаторов или реакторов, возникает явление среза тока.
Оно заключается в том, что при отключении таких токов современными мощными выключателями с энергичным гашением дуги дугoгасится не при естественном переходе тока через нуль в конце полупериода, а до этого момента (рис. VII.9). При таком внезапном перерыве тока накопившаяся в индуктивности электромагнитная энергия освобождается и переходит в энергию электростатическую — в энергию заряда емкости, шунтирующей индуктивность. В случае отключения трансформатора это будет емкость вводов трансформатора и емкость шин.
Приравнивая энергии индуктивности и емкости, получим 
откуда
Ток холостого хода трансформатора имеет величину порядка единиц или десятков ампер. Величина √L/C имеет порядок 104-105 ом. Поэтому U может быть порядка 100—1000 кВ. Однако надо учесть затухание процесса вследствие наличия в цепи активных сопротивлений и потерь в стали трансформаторов. Тогда
(VII.3)
Как показывают исследования, кратность перенапряжений может достигать очень большой величины — до 5.
В подавляющем большинстве случаев эта кратность не превосходит 2,5, что не опасно для изоляции как самого трансформатора, так и другого оборудования, по крайней мере, при рабочих напряжениях до 500 кВ. Во всяком случае достаточную защиту могут дать грозовые разрядники, для которых энергия (1/2) LI" не представляет опасности.
При отключении емкостной нагрузки срез тока не наблюдается, но могут возникать значительные перенапряжения.
Рис. VII.11. Снижение напряжения шунтирующими сопротивлениями:
1 — шунтирующее сопротивление отсутствует; 2 — шунтирующее сопротивление 4000 ом; 3 — шунтирующее сопротивление 1000 ом
Процесс изображен на рис. VII. 10. После отключения емкостной нагрузки на линии остается заряд и связанный с ним постоянный потенциал, спадающий очень медленно вследствие отвода зарядов через сопротивление утечки линии. Но приложенное к выключателю напряжение продолжает изменяться по синусоиде и через половину периода достигнет амплитуды противоположного знака. Дуговой промежуток окажется под двойным напряжением. Если электрическая прочность промежутка окажется недостаточной, то произойдет пробой, и напряжение восстановится в колебательном процессе, по завершении которого на линии снова останется некоторый заряд и потенциал, возможно, более высокий, чем в предыдущем полупериоде. Если электрическая прочность промежутка восстанавливается недостаточно быстро, то может произойти новый пробой с еще более высоким перенапряжением.
Теоретически кратность перенапряжений в трехфазной системе может достигнуть 4,5. Затухание уменьшает эту кратность, но незначительно. Защита грозовыми разрядниками в данном случае невозможна, так как энергия, запасаемая в емкости линии, слишком велика, и разрядник не может с нею справиться — он может быть разрушен. Надежной защитой является применение шунтирующих сопротивлений в выключателях. После отключения главных контактов линия остается связанной с генератором (трансформатором) через шунтирующее сопротивление.
В течение промежутка времени между моментом отключения главных и вспомогательных контактов заряд с линии может стечь через шунтирующее сопротивление и обмотку генератора (трансформатора), имеющего заземленный нуль, в землю. Остающийся на линии потенциал может быть снижен до величины, при которой пробой дугового промежутка невозможен. Происходящие при этом процессы представлены в виде графика (рис. VII.II). Прямая 1 показывает остающийся на линии потенциал при отсутствии шунтирующего сопротивления (Rш= °°), кривая 2 — при шунтирующем сопротивлении Rш= 4000 ом, кривая 3— при Rш— 1000 ом. В последнем случае разность потенциалов между контактами выключателя лишь немного превзойдет амплитуду рабочего напряжения, и пробой промежутка будет невозможен.
Если выключатель не имеет шунтирующих сопротивлений, возможно применение вынесенных на линию трансформаторов напряжения, всегда имеющих заземленную нейтраль. Через обмотки этих аппаратов заряды с линии могут стекать на землю, и процесс будет протекать так, как показано на рис. VII.11 (кривые 2 и 5).
